CN116817281B - Rto余热回收优化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RTO余热回收优化系统，其包括一进双出管DP、锅炉回收系统、旁路储能系统和控制器；一进双出管DP的进气端口用于接收热废气，两个出气端口分别连通锅炉回收系统和旁路储能系统；一进双出管DP的两个出气端分别安装有电阀门一A和电阀门二B，控制器电连接于电阀门一A和电阀门二B；旁路储能系统包括换热器二He2、斯特林发动机模组、发电机单元、充电控制模块和蓄电池组，换热器二He2连通一进双出管DP的一个出气端口且用于传热至斯特林发动机模组的热缸，发电机单元的转轴联动于斯特林发动机模组的传动轮，充电控制模块电连接于发电机单元的输出端，蓄电池组电连接于充电控制模块。本申请具有提高RTO设备的热利用率的效果。

Description

RTO余热回收优化系统

技术领域

本申请涉及覆铜板生产加工技术领域，尤其是涉及一种RTO余热回收优化系统。

背景技术

当前电子行业间的竞争空前激烈，对覆铜板的生产提出了更高的要求，企业为提升竞争力，有提出更大限度地解决环保、节能降耗等问题，以降低成本。

在覆铜板生产加工过程中，因烘干等需求会产生有机废气，此类废气因所含毒害性成分一般需要送入RTO（蓄热式热氧化炉）进行处理。

例如：经过胶液浸润的胶纸，在上胶机烘干过程中，胶液中大量的甲醇、丙酮等有机废气从胶纸表面逃逸。逃逸的废气需要经风机收集送RTO氧化炉，先经预热器预热到 600℃以上进炉膛，再在800℃左右的炉膛内完成氧化，分解成CO₂+H₂O排放，这些完全分解后的废气再做排放处理，然而其排放温度仍然较高。

目前，RTO设备的余热回收多以热水、蒸汽、热油、热风等形式将热量传递至厂区的锅炉等位置回收，以提高能源利用率，然而上述方式存在：热量回收单一，若后级设备暂时不在工作状态，则无法进行对热量利用，造成浪费的情况。

发明内容

为了提高RTO设备的热利用率，本申请提供一种RTO余热回收优化系统。

本申请提供一种RTO余热回收优化系统，采用如下的技术方案：

一种RTO余热回收优化系统，包括一进双出管DP、锅炉回收系统、旁路储能系统和控制器；

其中，所述一进双出管DP的进气端口用于接收RTO设备中流转出的热废气，两个出气端口分别连通锅炉回收系统和旁路储能系统；所述一进双出管DP的两个出气端分别安装有电阀门一A和电阀门二B，所述控制器电连接于电阀门一A和电阀门二B；

所述锅炉回收系统包括换热器一He1、主管路一Pi1和主管路二Pi2，所述换热器一He1连通一进双出管DP的一个出气端口且用于传热至主管路一Pi1，所述主管路一Pi1用于连通锅炉，所述主管路二Pi2用于接收压机送出的待加热介质并从换热器一He1中通过，连通主管路一Pi1；

所述旁路储能系统包括换热器二He2、斯特林发动机模组、发电机单元、充电控制模块和蓄电池组，所述换热器二He2连通一进双出管DP的一个出气端口且用于传热至斯特林发动机模组的热缸，所述发电机单元的转轴联动于斯特林发动机模组的传动轮，所述充电控制模块电连接于发电机单元的输出端，所述蓄电池组电连接于充电控制模块。

可选的，所述换热器二He2包括保温筒和换热管，所述保温筒的两端封闭且设置有相互分隔的气腔和中间介质腔，所述中间介质腔环绕气腔且用于填充导热介质；

所述保温筒设置有进气接头和旁路接头，所述进气接头的一端用于连通一进双出管DP的出气端口，另一端用于连通气腔；所述旁路接头一端连通气腔，另一端连通保温筒外；

所述换热管设置于中间介质腔且一端连通至气腔，另一端连通保温筒外；所述换热管连通气腔的一端和旁路接头的外端分别设置有电阀门三C和电阀门四D；

所述斯特林发动机模组的热缸穿入保温筒内且穿过中间介质腔，伸入气腔；

所述中间介质腔和气腔中分别安装有温度传感器一和温度传感器二，所述温度传感器一和温度传感器二分别电连接有控制器，所述控制器电连接于电阀门三C和电阀门四D，且设置为：

当气腔的温度低于中间介质腔的温度，则控制电阀门三C关闭，电阀门四D开启；当气腔的温度高于中间介质腔且温差符合预设的导热阈值，则电阀门三C开启，电阀门四D关闭。

可选的，还包括协调罐模组，所述协调罐模组位于换热器二He2和一进双出管DP之间，且用于对不同时刻的废气进行温度协调稳定。

可选的，所述协调罐模组包括罐体一Ta1、罐体二Ta2、介质互通管和三通管；

其中，所述罐体一Ta1内灌注有介质液，且上部设置有进气管一int1和出气管一out1，介质液的液面位于进气管一int1和出气管一out1的下方；

所述罐体二Ta2内灌注有介质液，且上部设置有进气管二int2和出气管二out2，介质液的液面位于进气管二int2和出气管二out2的下方；

所述三通管为两个，一个三通管的一个端口连通一进双出管DP的出气端口，另两个端口分别安装有电阀门五E和电阀门六F，所述电阀门五E连通于进气管一int1，所述电阀门六F连通至罐体二Ta2的进气管二int2；

所述出气管一out1的外端安装于电阀门七G，所述出气管二out2的外端安装有电阀门八H；另一个所述三通管的一个端口连通于电阀门七G，一个端口电阀门八H，一个端口用于连通换热器二He2的进气接头；

所述介质互通管一端连通罐体一Ta1的下部，另一端连通罐体二Ta2的下部；所述控制器电连接于电阀门五E、电阀门六F、电阀门七G和电阀门八H，所述控制器设置为：

当电阀门五E开启，则电阀门六F关闭，电阀门七G关闭，电阀门八H打开，以令废气充入罐体一Ta1挤压介质液流向罐体二Ta2，令罐体二Ta2内的废气从电阀门八H离开，向换热器二He2流动；

当电阀门六F开启，则电阀门五E关闭，电阀门八H关闭，电阀门七G开启，以令废气进入罐体二Ta2挤压介质液流向罐体一Ta1，令罐体一Ta1内的废气从电阀门七G离开，向换热器二He2流动。

可选的，所述罐体一Ta1和罐体二Ta2中分别设置有液位计一和液位计二，所述控制器设置为：

判断液位计一的反馈是否满足预先设置的液位阈值，如果是，则控制电阀门五E开启，

判断液位计二的反馈是否满足预先设置的液位阈值，如果是，则控制电阀门六F开启。

可选的，所述罐体一Ta1和罐体二Ta2中的介质液为导热介质，连通所述一进双出管DP的三通管的端口内设置有温度传感器三，所述温度传感器三电连接于控制器；所述控制器设置为：

根据温度传感器三的反馈检索预设的温度和液位阈值关系表，确定当前匹配的液位阈值，并更新。

可选的，所述控制器电连接有温度传感器四和冷却机构，所述温度传感器四用于检测斯特林发动机模组的冷缸温度，所述冷却机构用于根据控制器的指令对斯特林发动机模组的冷缸冷却；所述控制器设置为：

根据温度传感器四和温度传感器二的反馈计算实时温差，判断实时温差是否大于或等于预先设置的标准温差，如果否，则令冷却机构工作。

可选的，所述冷却机构包括水管和水管上的电阀门九I，或包括制冷片以及连接于制冷片电源回路的开关电路，所述电阀门九I、开关电路连接于控制器。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：一路将热废气送入锅炉回收系统，可以不代替锅炉为压机的油槽中的导热油加热，在油温不足时再利用锅炉补足；另一路将热废气送入旁路储能系统进行能源转换，以存储等待使用，从而本申请可以提高RTO设备的热利用率。

附图说明

图1是本申请的整体结构示意图；

图2是本申请的储能结构示意图；

图3是本申请的换热器二He2的结构示意图；

图4是本申请的控制结构示意图；

图5是本申请的协调罐模组的结构示意图。

附图标记说明：1、锅炉回收系统；2、旁路储能系统；3、保温筒；31、气腔；32、中间介质腔；4、换热管；51、进气接头；52、旁路接头；61、介质互通管；62、三通管。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种RTO余热回收优化系统。

参照图1-4，RTO余热回收优化系统包括：一进双出管DP、锅炉回收系统1、旁路储能系统2和控制器。

其中，一进双出管DP的进气端口，用于接收RTO设备中流转出的热废气，即分接排出的热废气；两个出气端口分别连通锅炉回收系统1和旁路储能系统2。

一进双出管DP的两个出气端分别安装有电阀门一A和电阀门二B，控制器电连接于电阀门一A和电阀门二B，即令RTO设备排出热废气有可以根据实际场景选择如何利用，一路将热废气送入锅炉回收系统1，可以代替锅炉为压机的油槽中的导热油加热，在油温不足时再利用锅炉补足；另一路将热废气送入旁路储能系统2进行能源转换，以存储等待使用，从而本申请可以提高RTO设备的热利用率。

参照图1，锅炉回收系统1包括换热器一He1、主管路一Pi1和主管路二Pi2。

其中，换热器一He1可以是现有的气-液换热器结构，如：一封闭的空心壳体结构，其进气连通一进双出管DP的一个出气端口，其出气通过管道送回RTO设备废气排出管路。

主管路一Pi1用于连通锅炉，主管路二Pi2用于接收压机送出的待加热介质（导热油）并从换热器一He1中通过，连通主管路一Pi1。主管路二Pi2在换热器一He1中可以类弹簧结构分布，以提高换热。

可以理解的，诸如上述的各个管路可以根据需求增设安装阀门，甚至是泵机，阀门和泵机的安装为现有技术因此不做赘述。

参照图1和图2，旁路储能系统2包括换热器二He2、斯特林发动机模组、发电机单元、充电控制模块和蓄电池组；其中，换热器二He2连通一进双出管DP的一个出气端口且用于传热至斯特林发动机模组的热缸。

可以理解的是，上述斯特林发动机、发电机均为现有技术，且斯特林发动机为热缸加热后可带动一轮体（作为传动轮）转动的结构；充电控制模块，选用当前成熟的光伏充电控制器即可。

发电机单元的转轴联动于斯特林发动机模组的传动轮，充电控制模块电连接于发电机单元的输出端，蓄电池组电连接于充电控制模块。

根据上述可知，本系统可以将RTO设备的热废气用作对斯特林发动机进行驱动，利用其配合发电机将热能转化为电能进行存储。

参照图1和图3，换热器二He2包括保温筒3和换热管4。

其中，保温筒3的两端封闭且内部开设有相互分隔的气腔31和中间介质腔32。保温筒3可以沿中心线一分为二，通过相向沿相互配合的凹槽、插块相互插接，再以卡箍锁紧固定。中间介质腔32环绕气腔31设置，且用于填充导热介质，例如：导热油。

上述设置的一个优势在于：可以除了保温筒3自身外，还可以利用中间介质腔32中的导热油对气腔32进行保温，减小热量损耗。

需要注意的，诸如：一般热管道、罐结构等位置为了减压、排空而设计的泄压阀一类，本申请同样可以进行设置，以保障安全。

参照图3，保温筒3上固定有进气接头51和旁路接头52，其中，进气接头51的一端用于连通一进双出管DP的出气端口，另一端用于连通气腔31。旁路接头52一端连通气腔31，另一端连通保温筒3外，如RTO设备的废气排出通道，废气送至烟囱排放。

换热管4可以是铜管，其以支架固定于中间介质腔32且一端连通至气腔31，另一端连通保温筒3外。换热管4连通气腔31的一端和旁路接头52的外端分别安装有电阀门三C和电阀门四D。为了满足电阀门三C的安装，保温筒3可以设置为内凹结构，换热管4穿过凹口再穿回保温筒3内部，且该段安装电阀门三C。

换热管4可以是类弹簧结构，斯特林发动机模组的热缸穿入保温筒3且从换热管4的螺旋中心穿过，伸入气腔31。

参照图4，在保温筒3的侧壁安装温度传感器，且一个伸入探测中间介质腔32的温度，称为温度传感器一；另一个伸入探测气腔31的温度，称为温度传感器二。温度传感器一和温度传感器二分别电连接有控制器，控制器电连接于电阀门三C和电阀门四D，且设置为：

当气腔31的温度（温度传感器二反馈的温度值）低于中间介质腔32的温度（温度传感器二 反馈的温度值），则控制电阀门三C关闭，电阀门四D开启。即，令热废气不再流向中间介质腔32，以避免降低中间介质腔32中的导热油温度，降低发动机的动力。

当气腔31的温度高于中间介质腔32且温差符合预设的导热阈值，则电阀门三C开启，电阀门四D关闭。即，当热废气的温度比中间介质腔32中导热油的温度高时，且温差条件满足工作人员设定的允许换热条件，再开放电阀门三C，让热废气通过中间介质腔32。

根据上述，可以减少热废气温度下降较大造成的动力削弱，提高发电稳定性。

在本系统中，各个电阀门可以是电磁阀一类。

在废气焚烧过程中受进气等多种因素影响会导致热废气的温度存在波动，这也是目前不能直接以热废气替换锅炉，必要时还需要锅炉主动升温的问题所在。

参照图1和图5，因为本系统以热废气作为动力源，所以上述热废气的温度波动将会对发电稳定性造成干扰，基于此本系统还设置有协调罐模组，协调罐模组位于换热器二He2和一进双出管DP之间，且用于对不同时刻的废气进行温度协调稳定。

上述不同时刻指的是：协调罐模组一个、半个协调循环周期或连续几个周期内的时刻。

参照图5，协调罐模组包括罐体一Ta1、罐体二Ta2、介质互通管61和三通管62。

其中，罐体一Ta1内灌注有介质液，介质液可以是导热介质，如：上述导热油。在罐体一Ta1的上部固定有进气管一int1和出气管一out1，介质液的液面位于进气管一int1和出气管一out1的下方。

罐体二Ta2内同样灌注有导热油，且上部固定有进气管二int2和出气管二out2，介质液的液面位于进气管二int2和出气管二out2的下方。

上述三通管62为两个，一个三通管62的一个端口连通一进双出管DP的出气端口，另两个端口分别安装有电阀门五E和电阀门六F，电阀门五E连通于进气管一int1，电阀门六F连通至罐体二Ta2的进气管二int2。

出气管一out1的外端安装于电阀门七G，出气管二out2的外端安装有电阀门八H；另一个所述三通管62的一个端口连通于电阀门七G，一个端口电阀门八H，一个端口用于连通换热器二He2的进气接头51。

介质互通管61一端连通罐体一Ta1的下部，另一端连通罐体二Ta2的下部。控制器电连接于电阀门五E、电阀门六F、电阀门七G和电阀门八H，且将控制器设置为：

当电阀门五E开启，则电阀门六F关闭，电阀门七G关闭，电阀门八H打开，以令废气充入罐体一Ta1挤压介质液流向罐体二Ta2，令罐体二Ta2内的废气从电阀门八H离开，向换热器二He2流动；

当电阀门六F开启，则电阀门五E关闭，电阀门八H关闭，电阀门七G开启，以令废气进入罐体二Ta2挤压介质液流向罐体一Ta1，令罐体一Ta1内的废气从电阀门七G离开，向换热器二He2流动。

根据上述设置，热废气并非直接进入换热器二He2，而是需要先进入罐体一Ta1中，或罐体二Ta2中，进入之后一方面先做临时存储，与随后进来的热废气做中和，另一方面与导热油做换热稳定温度；之后，两个罐体配合，轮流，但是连续的向换热器二He2输送协调好的热废气，以减小热废气温度波动造成的不利影响。

参照图4，本系统还包括液位计一和液位计二，两个液位计电连接于控制器，且分别安装于罐体一Ta1和罐体二Ta2，以检测两罐体内的液位。

此时，控制器设置为：

判断液位计一的反馈是否满足预先设置的液位阈值（例如：第一高位），如果是，则控制电阀门五E开启；即，令罐体一Ta1开始进气，排液。判断液位计二的反馈是否满足预先设置的液位阈值，如果是，则控制电阀门六F开启；即，令罐体二Ta2开始进气，排液。

根据上述可知，协调罐模组根据两个罐体中的液位变化来决定是否决定谁向换热器二He2输送热废气。

进一步的，在连通一进双出管DP的三通管62的端口安装有温度传感器三，温度传感器三电连接于控制器，用于检测RTO设备中送出的热废气温度。此时，控制器设置为：

根据温度传感器三的反馈检索预设的温度和液位阈值关系表，确定当前匹配的液位阈值，并更新。

在本申请中认定，不同温度的热废气除了自身中和协调外，因为与罐内导热油的温差差异，所以换热协调所需的时间也不同，为此可以根据验证建立一关系表，在热废气温度不同时，为其匹配新的液位阈值，调节热废气在各个罐体中滞留的时长，保证使用效果。

在本申请中除了利用稳定斯特林发动机的热缸侧温度外，还通过稳定其冷缸侧的温度保证发电稳定性，具体地：控制器电连接有温度传感器四和冷却机构。

其中，温度传感器四可以贴于斯特林发动机模组的冷缸侧面，用于检测斯特林发动机模组的冷缸温度。冷却机构用于根据控制器的指令对斯特林发动机模组的冷缸冷却。此时，控制器设置为：

根据温度传感器四和温度传感器二的反馈计算实时温差（热缸与冷缸的温差），判断实时温差是否大于或等于预先设置的标准温差，如果否，则令冷却机构工作。

上述冷却机构包括水管和水管上的电阀门九I，或包括制冷片以及连接于制冷片电源回路的开关电路，电阀门九I、开关电路连接于控制器。

即，当热缸与冷缸的温差过小时，本系统可以利用水冷，或制冷片主动降温的方式对冷缸做降温，避免其长时间使用升温过多而影响发电稳定性。

上述开关电路可以是常用的三极管开关电路，控制器通过控制三极管开关电路的三极管导通态，令三极管集电极的继电器切换常开常闭状态，以使得继电器常开、常闭串于制冷片电源回路后可以对其做启闭控制。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种RTO余热回收优化系统，其特征在于：包括一进双出管DP、锅炉回收系统（1）、旁路储能系统（2）和控制器；

其中，所述一进双出管DP的进气端口用于接收RTO设备中流转出的热废气，两个出气端口分别连通锅炉回收系统（1）和旁路储能系统（2）；所述一进双出管DP的两个出气端分别安装有电阀门一A和电阀门二B，所述控制器电连接于电阀门一A和电阀门二B；

所述锅炉回收系统（1）包括换热器一He1、主管路一Pi1和主管路二Pi2，所述换热器一He1连通一进双出管DP的一个出气端口且用于传热至主管路一Pi1，所述主管路一Pi1用于连通锅炉，所述主管路二Pi2用于接收压机送出的待加热介质并从换热器一He1中通过，连通主管路一Pi1；

所述旁路储能系统（2）包括换热器二He2、斯特林发动机模组、发电机单元、充电控制模块和蓄电池组，所述换热器二He2连通一进双出管DP的一个出气端口且用于传热至斯特林发动机模组的热缸，所述发电机单元的转轴联动于斯特林发动机模组的传动轮，所述充电控制模块电连接于发电机单元的输出端，所述蓄电池组电连接于充电控制模块；

所述换热器二He2包括保温筒（3）和换热管（4），所述保温筒（3）的两端封闭且设置有相互分隔的气腔（31）和中间介质腔（32），所述中间介质腔（32）环绕气腔（31）且用于填充导热介质；

所述保温筒（3）设置有进气接头（51）和旁路接头（52），所述进气接头（51）的一端用于连通一进双出管DP的出气端口，另一端用于连通气腔（31）；所述旁路接头（52）一端连通气腔（31），另一端连通保温筒（3）外；

所述换热管（4）设置于中间介质腔（32）且一端连通至气腔（31），另一端连通保温筒（3）外；所述换热管（4）连通气腔（31）的一端和旁路接头（52）的外端分别设置有电阀门三C和电阀门四D；

所述斯特林发动机模组的热缸穿入保温筒（3）内且穿过中间介质腔（32），伸入气腔（31）；

所述中间介质腔（32）和气腔（31）中分别安装有温度传感器一和温度传感器二，所述温度传感器一和温度传感器二分别电连接有控制器，所述控制器电连接于电阀门三C和电阀门四D，且设置为：

当气腔（31）的温度低于中间介质腔（32）的温度，则控制电阀门三C关闭，电阀门四D开启；当气腔（31）的温度高于中间介质腔（32）且温差符合预设的导热阈值，则电阀门三C开启，电阀门四D关闭；

还包括协调罐模组，所述协调罐模组位于换热器二He2和一进双出管DP之间，且用于对不同时刻的废气进行温度协调稳定。

2.根据权利要求1所述的RTO余热回收优化系统，其特征在于：所述协调罐模组包括罐体一Ta1、罐体二Ta2、介质互通管（61）和三通管（62）；

其中，所述罐体一Ta1内灌注有介质液，且上部设置有进气管一int1和出气管一out1，介质液的液面位于进气管一int1和出气管一out1的下方；

所述罐体二Ta2内灌注有介质液，且上部设置有进气管二int2和出气管二out2，介质液的液面位于进气管二int2和出气管二out2的下方；

所述三通管（62）为两个，一个三通管（62）的一个端口连通一进双出管DP的出气端口，另两个端口分别安装有电阀门五E和电阀门六F，所述电阀门五E连通于进气管一int1，所述电阀门六F连通至罐体二Ta2的进气管二int2；

所述出气管一out1的外端安装于电阀门七G，所述出气管二out2的外端安装有电阀门八H；另一个所述三通管（62）的一个端口连通于电阀门七G，一个端口电阀门八H，一个端口用于连通换热器二He2的进气接头（51）；

所述介质互通管（61）一端连通罐体一Ta1的下部，另一端连通罐体二Ta2的下部；所述控制器电连接于电阀门五E、电阀门六F、电阀门七G和电阀门八H，所述控制器设置为：

当电阀门五E开启，则电阀门六F关闭，电阀门七G关闭，电阀门八H打开，以令废气充入罐体一Ta1挤压介质液流向罐体二Ta2，令罐体二Ta2内的废气从电阀门八H离开，向换热器二He2流动；

当电阀门六F开启，则电阀门五E关闭，电阀门八H关闭，电阀门七G开启，以令废气进入罐体二Ta2挤压介质液流向罐体一Ta1，令罐体一Ta1内的废气从电阀门七G离开，向换热器二He2流动。

3.根据权利要求2所述的RTO余热回收优化系统，其特征在于：所述罐体一Ta1和罐体二Ta2中分别设置有液位计一和液位计二，所述控制器设置为：

判断液位计一的反馈是否满足预先设置的液位阈值，如果是，则控制电阀门五E开启，

判断液位计二的反馈是否满足预先设置的液位阈值，如果是，则控制电阀门六F开启。

4.根据权利要求3所述的RTO余热回收优化系统，其特征在于：所述罐体一Ta1和罐体二Ta2中的介质液为导热介质，连通所述一进双出管DP的三通管（62）的端口内设置有温度传感器三，所述温度传感器三电连接于控制器；所述控制器设置为：

根据温度传感器三的反馈检索预设的温度和液位阈值关系表，确定当前匹配的液位阈值，并更新。

5.根据权利要求1所述的RTO余热回收优化系统，其特征在于：所述控制器电连接有温度传感器四和冷却机构，所述温度传感器四用于检测斯特林发动机模组的冷缸温度，所述冷却机构用于根据控制器的指令对斯特林发动机模组的冷缸冷却；所述控制器设置为：

根据温度传感器四和温度传感器二的反馈计算实时温差，判断实时温差是否大于或等于预先设置的标准温差，如果否，则令冷却机构工作。